Магнитным материалом

Размагничивание сердечника как бы запаздывает по сравнению с уменьшением напряженности поля. Это явление называют магнитным гистерезисом, а величину В, — остаточной магнитной индукцией.

В поглощающих средах поглощение энергии и выделение тепла может обусловливаться током проводимости, магнитным гистерезисом и переменной поляризацией. Вторую составляющую можно охарактеризовать, представив магнитную и диэлектрическую проницаемости в комплексном виде:

3. Определить на основании построенных кривых (пп. 1 и 2) графическим путем составляющую тока в обмотке, вызванную собственно магнитным гистерезисом, а также угол магнитного гистерезиса.

= v 2- 120 cos to/, в, частота 50 гц. Сопротивлением обмотки, магнитным потоком рассеяния, магнитным гистерезисом и вихревыми токами можно пренебречь. Магнитный поток, замкнувшийся в сердечнике, связан с током, проходящим в обмотке из 600 витков, следующим соотношением:

состояния намагничивания, в котором находился материал. Это явление называют магнитным гистерезисом.

Явление отставания изменений магнитной индукции от соответствующих изменений напряженности поля называется магнитным гистерезисом.

Для увеличения индуктивности катушек их обмотки располагают на замкнутом сердечнике из ферромагнитного материала, обладающего высокой магнитной проницаемостью. Так как магнитная проницаемость ферромагнитных материалов зависит от магнитной индукции, то индуктивность катушек с ферромагнитными сердечниками не является величиной постоянной, а зависит от тока в обмотке катушки или соответственно от напряжения на ее зажимах. Кроме того, необходимо считаться с наличием потерь в таких катушках, связанных с магнитным гистерезисом и вихревыми токами.

Если периодически намагничивать ферромагнетик в прямом и обратном направлении (например, изменяя плавно значение и направление тока в обмотке кольцевого сердечника, изготовленного из ферромагнетика), то зависимость В (Я) имеет вид петли гистерезиса ( 7.4, кривая 1-2-3-4-5-1). Явление отставания изменений магнитной индукции В от изменения напряженности поля Я называется магнитным гистерезисом. Если при периодическом намагничивании максимальные значения напряженности поля Ягаах достигают насыщения Яи то получается так называемая максимальная, или предельная, петля гистерезиса (сплошная петля на 7.4). Если же при Ятах насыщение не достигается, т. е. Ятах < Я5, то получаются петли, называемые частными гистерезисными циклами (пунктирные линии на 7.4). Частных циклов может быть сколь угодно много, и все они будут находиться внутри предельной петли гистерезиса. Соединив вершины частных гистерезисных циклов, получают основную кривую намагничивания, которая практически совпадает с кривой первоначального намагничивания (кривая 0-1 на 7.4). Следует отметить, что кривая первоначального намагни-

Это означает, что кривые В = / (Я) при увеличении и уменьшении напряженности поля не тождественны вследствие явления гистерезиса. Магнитным гистерезисом называется явление отставания изменения магнитной индукции от вызывающей эти изменения

Таким образом, величина магнитной индукции зависит не только от напряженности поля, но и от предшествующего состояния ферромагнетика. Это явление называется магнитным гистерезисом. Оно обусловлено как бы внутренним трением, возникающим при изменении ориентации магнитных моментов доменов.

Изменив направление тока в намагничивающей катушке, а следовательно, и направление поля Я, будем увеличивать величину Я от нуля до —//mis.. Магнитная индукция будет уменьшаться до нуля, а затем изменит свой знак и достигнет величины — 5щах- Значение напряженности поля.Я?^ необходимое для полного размагничивания сердечника, называется коэрцитивной силой. Величина Яс характеризует способность материала сохранять остаточную намагниченность. Дальнейшее изменение Я от — Ятах до + Ятах сопровождается изменением индукции по кривой А' — ВГЛ-НСА. За полный цикл перемагничивания материала зависимость В от .Я описывается замкнутой кривой, которая называется петлей циклического перема г н и H,HJB а. н и я. Явление запаздывания изменения В от изменения Я при перемагничивании материала называется магнитным гистерезисом, а замкнутая кривая»' циклического перемагничивания — петлей

На 11.3 показана кривая полного цикла перемагничивания ферромагнетика. Из 11.3 видно, что при перемагничивании изменение S отстает от изменения Н и при Н = 0 оказывается равным не нулю, а ВГ. Явление такого отставания В от Н называют магнитным гистерезисом, а индукцию Вг — остаточной индукцией или остаточным магнетизмом. Для ее уничтожения требуется приложение размагничивающего поля Нс, которое называют коэрцитивной силой. Замкнутая петля АВгНеА'В'ГН'СА, описывающая цикл перемагничивания, называется петлей гистерезиса. Площадь петли пропорциональна работе перемагничивания единицы объема ферромагнетика. В процессе перемагничивания эта работа целиком переходит в тепло. Поэтому при многократном перемагничивании ферромагнетики нагреваются.

Электротехническая сталь отличается от машиностроительных сталей легирующей присадкой кремния (от 1 до 5%), которая резко увеличивает электрическое сопротивление и уменьшает коэрцитивную силу, снижая тем самым магнитные потери при циклическом перемагничивании. Кроме того, благодаря кремнию повышается максимальная проницаемость стали. Поэтому электротехническая сталь является наиболее распространенным магнитным материалом. Ее используют для изготовления частей магнитопровода силовых трансформаторов, электрических машин и аппаратов, которые пронизываются переменным магнитным потоком.

Пластинчатый магнитопровод представляет собой пакет пластин , определенной формы, уплотненных для наиболее полного заполнения объема магнитным материалом.

да производят для максимального заполнения сечения стержней магнитопровода магнитным материалом, а также для обеспечения целостности конструкции магнитопровода и требуемой механической прочности. Стягивание пластин магнитопровода производится различными способами, например, с помощью резьбовых шпилек и гаек (. 10.24) или специальными обжимными скобами ( 10.25).

где кс — коэффициент заполнения площади сечения сердечника магнитным материалом; его значение зависит от толщины материала, качества проката и технологии процесса производства трансформатора; средние значения кс даны в табл. 11.1.

Для трансформаторов средней и большой мощности (несколько ватт и выше) наилучшим магнитным материалом являются холоднокатаные кремнистые трансформаторные стали типа Э310—ЭЗЗО. Применение для таких трансформаторов сталей типа Э42 и Э43 допустимо, но при этом вес и стоимость трансформатора возрастают на 10-f-30% и повышается индуктивность рассеяния.

кс и к0 — коэффициенты заполнения сечения стержня сердечника магнитным материалом и площади окна сечением меди, средние значения которых даны в табл. 11.1 и 11.4.

где к с— коэффициент заполнения площади сечения сердечника магнитным материалом; его значение зависит от толщины материала, качества проката и технологии процесса гроизводстаа трансформатора; средние значения KC даны в табл. 11.1.

Для трансформаторов средней и большой мощности (несколько ватт и выше) наилучшим магнитным материалом являются холоднокатаные кремнистые трансформаторные 'стали типа Э310—ЭЗЗО. Применение для таких трансформаторов сталей IHMRH ~)?1 и Э43 допустимо, но при этом вес и стоимость трансформатора п^зрапают на 10-нЗО% и повышается индуктивность рассеяния.

кс и Ко — коэффициенты заполнения сечения стержня сердечника магнитным материалом и площади окна сечением меди, средние значения которых даны в табл. 11.1 и 11.4.

При расчете электромагнитных компонентов, в которых использованы магнитопроводы в защитных контейнерах, необходимо учитывать коэффициент заполнения магнитопровода магнитным материалом, равный 0,7 для ленты толщиной 20...30 мкм, что связано с наличием клея между слоями ленты.

Для электрических машин, турбо- и гидрогенераторов большой мощности с массивными магнито-проводами основным магнитным материалом является горячекатаная сталь марок 1511 —1514. Сравнительные характеристики описанных марок горячекатаной и холоднокатаной стали приведены на 17.11 и 17.12. Применяют для этих целей также горячекатаную сталь марок 1311, 1411 и холоднокатаную сталь марок 2411, 2412.